【解析】 【分析】
(1)①由示意图可以知道,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,根据原子守恒确定FexOy的化学式; ②热分解系统中是FexOy分解为FeO与氧气,根据Fe元素化合价变价计算转移电子; (2)已知:Ⅰ.CO2(g)+ 3H2(g)═CH3OH(g)+ H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol, Ⅱ.CH3OCH3(g)+H2O(g) ═ 2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol, 根据盖斯定律,Ⅰ×2-Ⅱ可得:2CO2(g)+ 6H2(g)
CH3OCH3 (g)+3H2O(g),则△H3=2△H1-△H2;
①a.逆反应速率先增大后减小,可能是增大生成物浓度; b.H2的转化率增大,平衡一定正向移动;
c.反应物的体积百分含量减小,可能是增大生成物浓度等; d.容器中的nCO2/nH2值变小,可能是减小二氧化碳的物质的量;
②T1温度下,将6 mol CO2和12molH2充入2L的密闭容器中,由图象可以知道,5 min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%,则生成CH3OCH3为6 mol60%
=1.8mol,根据平均反应速率v(CH3OCH3) =;根据
平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,在相同投料比时,T1温度下二氧化碳转化率大,所以T1温度下较T2温度下正向进行程度大;
(3)根据盐类水解规律,已知NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7,K2=4×10-11,所以碳酸氢根的水解程度更大; 反应NH4++HCO3-+H2O
NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=
=
。
【详解】(1)①由示意图可以知道,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,发生的反应中n(FeO)/n(CO2)=6,根据Fe原子、O原子守恒可以知道x:y=6:(6+2)=3:4,故FexOy的化学式为Fe3O4; 因此,本题正确答案是:Fe3O4;
②热分解系统中是Fe3O4分解为FeO与氧气,分解1mol Fe3O4转移电子的物质的量为1mol因此,本题正确答案是:2mol;
(2)已知:Ⅰ.CO2(g)+ 3H2(g)═CH3OH(g)+ H2O(g) △H1=-53.7kJ/mol, Ⅱ.CH3OCH3(g)+H2O(g) ═ 2CH3OH(g) △H2=+23.4kJ/mol, 根据盖斯定律,Ⅰ×2-Ⅱ可得:2CO2(g)+ 6H2(g)△H3=2△H1-△H2=2
CH3OCH3 (g)+3H2O(g),则
3
(-2)=2mol,
(-53.7kJ/mol)- 23.4kJ/mol =-130.8 kJ/mol;
因此,本题正确答案是:-130.8;
①a.逆反应速率先增大后减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动,故a错误; b.H2的转化率增大,平衡一定正向移动,故b正确;
c.反应物的体积百分含量减小,可能是增大生成物浓度等,平衡逆向移动,故c错误; d.容器中的nCO2/nH2值变小,可能是减小二氧化碳的物质的量,平衡逆向移动,故d错误, 故选:b;
②T1温度下,将6 mol CO2和12molH2充入2L的密闭容器中,由图象可以知道,5 min后反应达到平衡状态时二氧化碳转化率为60%,则生成CH3OCH3为6 mol60%
=1.8mol,
所以平均反应速率v(CH3OCH3) ==0.18mol·L-1·min-1;
平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,所以KA=KC,在相同投料比时,T1温度下二氧化碳转化率大,所以T1温度下较T2温度下正向进行程度大,则KA=KC>KB; 因此,本题正确答案是:0.18mol·L-1·min-1;KA=KC>KB;
(3)根据盐类水解规律,已知NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10,K2=4×10,所以碳酸氢根的水解程度更大,所以c(NH4) 大于c(HCO3);反应NH4+HCO3+H2O的平衡常数K=
故答案为:>;1.25×10-3;
10.氯化铵俗称卤砂,主要用于干电池、化肥等。某化学研究小组设计如下实验制备卤砂并进行元素测定。 I.实验室用NH3和HCl气体在A中制备卤砂,所需装置如下。
=
=
=1.25
10-3;
-11
+
-+
-
-5
-7
NH3·H2O+H2CO3
(1)装置接口连接顺序是____________→a; ___________→b。(装置可重复选用) (2)C装置的作用是__________________,D装置盛装的物质是__________________。 (3)写出用上述装置制备氨气的一组试剂:_____________________。 II.测定卤砂中Cl元素和N元素的质量之比。
该研究小组准确称取ag卤砂,与足量氧化铜混合加热,充分反应后把气体产物按下图装置进行实验。收集装置收集到的气体为空气中含量最多的气体,其体积换算成标准状况下的体积为VL,碱石灰增重bg。
(4)E装置内的试剂为__________,卤砂与氧化铜混合加热反应的化学方程式为_______________。
(5)卤砂中Cl元素和N元素的质量之比为__________________(用含b、v的式子表示)。
(6)为了测定卤砂中氯元素的质量,他们设计的实验方案是将ag卤砂完全溶解于水,加入过量AgNO3溶液,然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理,并说明理由_______________________。
【答案】 (1). c→f→g (2). c→d→e (3). 干燥氨气 (4). 浓硫酸 (5). 浓氨水和碱石灰(或其他合理答案) (6). 浓硫酸 (7). 2NH4Cl+3CuO
3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O (8).
(或
等其他合理答案) (9). 合理,氯化铵纯净,其电离出的氯离子全部沉淀,故通过沉淀质量
可求得氯离子质量(或不合理,氯化铵不纯,杂质离子也发生了沉淀反应等其他合理答案) 【解析】 【分析】
I.(1)制取氯化铵,可以由氨气和氯化氢反应制备,应该选用B装置分别制备氨气和氯化氢,干燥除杂后通入A中反应,根据氨气的密度小于氯化氢,应该由b口通入氨气,a口通入氯化氢,因此装置接口连接顺序是c→f→g →a;b←e←d←c,
(2) 根据上述分析,C装置中装入碱石灰可以干燥氨气,D装置盛装浓硫酸可以干燥氯化氢; (3)根据装置图,可以选用浓氨水和碱石灰制备氨气; Ⅱ.(4)氯化铵与氧化铜混合加热,发生的反应为2NH4Cl+3CuO
3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O,F装置中的碱石
灰可以吸收氯化氢,则E装置内可以装入浓硫酸,吸收反应过程中生成的水蒸气,G装置用于收集氮气; (5)氮气的物质的量为的质量之比为
=
mol,氯化氢的物质的量为mol×28g/mol=
;
=
,卤砂中Cl元素和N元素
×35.5g/mol:
(6)若氯化铵纯净,其电离出的氯离子全部沉淀,故通过沉淀质量可求得氯离子质量,因此该方案合理((或不合理,氯化铵不纯,杂质离子也发生了沉淀反应等其他合理答案)。
【详解】I.(1)制取氯化铵,可以由氨气和氯化氢反应制备,应该选用B装置分别制备氨气和氯化氢,干燥除杂后通入A中反应,根据氨气的密度小于氯化氢,应该由b口通入氨气,a口通入氯化氢,因此装置接口连接顺序是c→f→g →a;b←e←d←c , 故答案为:c→f→g; e←d←c;
(2) 根据上述分析,C装置中装入碱石灰可以干燥氨气,D装置盛装浓硫酸可以干燥氯化氢,故答案为:干燥氨气;浓硫酸;
(3)根据装置图,可以选用浓氨水和碱石灰制备氨气, 故答案为:浓氨水和碱石灰(或其他合理答案);
Ⅱ.(4)氯化铵与氧化铜混合加热,发生的反应为2NH4Cl+3CuO
3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O,F装置中的碱石
灰可以吸收氯化氢,则E装置内可以装入浓硫酸,吸收反应过程中生成的水蒸气,G装置用于收集氮气;
故答案为:浓硫酸;2NH4Cl+3CuO(5)氮气的物质的量为的质量之比为故答案为:
=
3Cu+N2↑+2HCl↑+3H2O; mol,氯化氢的物质的量为mol×28g/mol=);
=
=;
,卤砂中Cl元素和N元素
×35.5g/mol:(或
(6)若氯化铵纯净,其电离出的氯离子全部沉淀,故通过沉淀质量可求得氯离子质量,因此该方案合理((或不合理,氯化铵不纯,杂质离子也发生了沉淀反应等其他合理答案)。
故答案为:合理,氯化铵纯净,其电离出的氯离子全部沉淀,故通过沉淀质量可求得氯离子质量(或不合理,氯化铵不纯,杂质离子也发生了沉淀反应等其他合理答案)。
11.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料除单晶硅,还有铜、铟、镓、硒等化合物。
(1)镓的基态原子的价电子排布式是___________。
(2)已知硒为第4周期ⅥA族元素,则硒与其相邻的同周期元素中,第一电离能从大到小顺序为___(用元素符号表示)。
(3)气态SeO3分子的立体构型为_____________________。
(4)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是:_________。
(5)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]而体现一元弱酸的性质,则[B(OH)4]中B的原子杂化类型为______;
(6)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为_______;
(7)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构.在晶胞中,Au原子位于顶点,Cu原子位于面心,则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为______,若Au的原子半径为a pm,Cu的原子半径为b pm,则合金的密度为________g·cm(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。
【答案】 (1). 4s24p1 (2). Br>As>Se (3). 平面三角形 (4). 硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越强 (5). sp3 (6). Cu+H2O2+4NH3·H2O=Cu(NH3)42++2OH-+4H2O (7). 1:3 (8).
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